De zelf-assemblerende eigenschappen van het DNA-molecuul hebben de constructie mogelijk gemaakt van een intrigerend scala aan vormen op nanoschaal. Dergelijke nanoarchitecturen kunnen uiteindelijk hun weg vinden naar een nieuwe generatie micro-elektronica, halfgeleiders, biologische en chemische detectieapparatuur en tal van biomedische toepassingen. Nu Hao Yan en Yan Liu, professoren van het Center for Single Molecule Biophysics van het Biodesign Institute en hun medewerkers hebben een nieuwe methode geïntroduceerd om zilveren nanodeeltjes deterministisch en nauwkeurig te positioneren op zelfassemblerende DNA-steigers.

In hun laatste onderzoek de groep gebruikte een lange enkelstrengs DNA, die was opgevouwen tot een driehoekig bouwplatform via een proces dat bekend staat als DNA-origami. Deze architecturale fundering werd vervolgens 'versierd' met een, twee of drie zilveren nanodeeltjes, die zichzelf assembleerde op vooraf bepaalde locaties op de DNA-nanostructuur. De experimentele resultaten van de groep, die verschijnen in de geavanceerde online editie van het tijdschrift Angewandte Chemie , voor het eerst de levensvatbaarheid van het gebruik van zilver aantonen, in plaats van de gouden nanodeeltjes die traditioneel worden toegepast op op DNA-tegels of origami gebaseerde architecturen. De studie was co-auteur van Suchetan Pal, Zhengtao Deng, Baoquan Ding.

Een van de vele toepassingen voor DNA-steigers bezaaid met nanodeeltjes is het uitvoeren van nauwkeurige detectiebewerkingen op moleculaire schaal. Gevoelige detectie van enkelvoudige moleculen met hoge specificiteit is van groot wetenschappelijk belang voor chemici, biologen, farmacologen, medische onderzoekers en degenen die betrokken zijn bij milieugebieden waar sporenanalyse vereist is. De gedetailleerde studie van menselijke genen is slechts één gebied waar verbeterde detectie van enkelvoudige moleculen van enorm voordeel zou kunnen zijn.

In hun huidige poging, de groep probeerde de eigenschappen van de zilveren nanodeeltjes te benutten om de oppervlakte-plasmonresonantie te vergroten - een trilling van elektronen die onderzoekers aanwijzingen kan geven over de moleculaire aard van het monster dat ze bestuderen. "Theoretisch, mensen voorspelden dat een lokale oppervlakteplasmonresonantie veel sterker kan zijn als je zilverdeeltjes gebruikt in vergelijking met goud, "zei Yan. Deze lokaal verbeterde gebieden tussen nanodeeltjes worden elektrische hotspots genoemd.

De groep echter moesten belangrijke obstakels voor het gebruik van zilveren nanodeeltjes overwinnen. Zilver is over het algemeen veel minder stabiel dan goud en kan in zijn normale toestand gemakkelijk oxideren. Om deze tendens tegen te gaan, Het team van Yan en Liu bevestigde meerdere zwavelatomen aan de ruggengraat van de DNA-streng die werd gebruikt om het platform voor de nanodeeltjes te maken. Elk zilvernanodeeltje wordt dan stevig op zijn plaats gehouden door negen zwavelatomen, zodra het op de DNA-origamivorm is gemonteerd.

De nieuwe studie maakt de weg vrij voor het creëren van een meer functionele DNA-architectuur. "Ik geloof dat dit werk deuren zal openen voor het implementeren en bestuderen van afstandsafhankelijke plasmonische interactie tussen edele nanodeeltjes op het niveau van een enkel deeltje, " zei Jan, eraan toevoegend dat de eerste cruciale stappen voor het creëren van hiërarchisch georganiseerde structuren van zilveren nanodeeltjes nu zijn genomen.